• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제16권4호
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• pp.254-261
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• 2016

The present research paper is devoted to solving an urgent problem, i.e., the energy saving and energy efficiency of buildings. A rapid settlement method and experimental control of the energy conservation based on the specific characteristics of the thermal energy consumption for the heating and ventilation of the buildings, and as well as the rapid development of wireless sensor networks, can be used in a variety of monitoring parameters in our daily lives. Today's world has become quite advanced with smart appliances and devices such as laptops, tablets, TVs, and smartphones with various functions, and their use has increased significantly in our day-to-day lives. In this case, the most important role is played by a wireless sensor network with its development and use in heterogeneous areas and in several different contexts. The fields of home automation, process management, and health management systems make extensive use of wireless sensor networks. In this paper, we explore the main factors of the microclimate in an indoor environment. We control the temperature humidity, and other factors remotely using sensors and Internet-of-Things technologies.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.796-805
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• 2016

In many wireless sensor network (WSN) applications, the information transmitted by an individual entity or node is of limited use without the knowledge of its location. Research in node localization is mostly geared towards multi-hop range-free localization algorithms to achieve accuracy by minimizing localization errors between the node's actual and estimated position. The existing localization algorithms are focused on improving localization accuracy without considering efficiency in terms of energy costs and algorithm convergence time. In this work, we show that our proposed localization scheme, called DV-maxHop, can achieve good accuracy and efficiency. We formulate the multi-objective optimization functions to minimize localization errors as well as the number of transmission during localization phase. We evaluate the performance of our scheme using extensive simulation on several anisotropic and isotropic topologies. Our scheme can achieve dual objective of accuracy and efficiency for various scenarios. Furthermore, the recently proposed algorithms require random uniform distribution of anchors. We also utilized our proposed scheme to compare and study some practical anchor distribution schemes.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권4호
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• pp.524-533
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• 2017

This paper presents a novel reset scheme for mm-scale sensing systems with stringent volume and area constraints. In such systems, multi-layer structure is required to maximize the silicon area per volume and minimize the system size. The multi-layer structure requires wirebonding connections for power delivery and communication among layers, but the area overhead for wirebonding pads can be significant. The proposed reset scheme exploits already existing power wires and thus does not require additional wires for system-wide reset operation. To implement the proposed reset scheme, a power management unit is designed to impose reset condition, and a reset detector is designed to interpret the reset condition indicated by the power wires. The reset detector uses a coupling capacitor for the initial power-up and a feedback path to hold the developed supply voltage. The prototype reset detector is fabricated in a $180-{\mu}m$ CMOS process, and the measurement results with the prototype mm-scale system confirmed robust reset operation over a wide range of temperatures and voltages.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권3호
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• pp.1492-1509
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• 2017

The wireless sensor network (WSN) is a key technology to support the Internet of things (IoT) paradigm. The efficiency of the MAC protocol in WSN is very important to take scalability with restricted wireless resources. The DESYNC-TDMA has an advantage of simple distributed slot allocation inspired by nature, but there is a critical disadvantage of split slots by firing message. The basic split slot model has less efficiency for continuous packet transmitting because of wasting of the slots less than the packet size. In this paper, we propose a firing offset adjustment scheme to improve the efficiency of slot utilizations, which can manage the slot assigned to each node as a single large block, called the single slot model. The performance analysis models for both the existing and the proposed schemes are also derived. Experimental results show that the proposed method provide better efficiency of slot utilization than the existing schemes without any loss of the nature of the desynchronization.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권11호
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• pp.4367-4386
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• 2015

The concept of Internet of Things (IoT) has shed new light on WSN technologies. MAC protocol issues improving the network performance are important in WSNs because of the increase in demand for various applications to secure spectrum resources. Cognitive radio (CR) technology is regarded as a solution to the problems in this future wireless network. In recent years, energy efficiency has become an issue in CR networks. However, few relevant studies have been conducted. In this paper, an energy-efficient non-overlapping channel MAC (ENC-MAC) for CR-enabled sensor networks (CRSNs) is proposed. Applying the dedicated control channel approach, ENC-MAC allows the SUs to utilize channels in a non-overlapping manner, and thus spectrum efficiency is improved. Moreover, the cooperative spectrum sensing that allows an SU to use only two minislots in the sensing phase is addressed to en-hance energy efficiency. In addition, an analytical model for evaluating the performance, such as saturation throughput, average packet delay, and network lifetime, is developed. It is shown in our results that ENC-MAC remarkably outperforms existing MAC protocols.

• 센서학회지
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• 제28권1호
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• pp.36-40
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• 2019

Energy harvesting is an advantageous technology for wireless sensor networks (WSNs) that dispenses with the need for periodic replacement of batteries. WSNs are composed of numerous sensors for the collection of data and communication; hence, they are important in the Internet of Things (IoT). However, due to low power generation and energy conversion efficiency, harvesting technologies have so far been utilized in limited applications. In this study, a piezoelectric energy harvester was modeled in a vibration environment. This harvester has an oval-shaped configuration as compared to the conventional cantilever-type piezoelectric energy harvester. An analytical model based on an equivalent circuit was developed to appraise the advantages of the oval-shaped piezoelectric energy harvester in which several structural parameters were optimized for higher output performance in given vibration environments. As a result, an oval-shaped energy harvester with an average output power of 2.58 mW at 0.5 g and 60 Hz vibration conditions was developed. These technical approaches provided an opportunity to appreciate the significance of autonomous sensor networks.

• Computers and Concrete
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• 제24권2호
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• pp.95-102
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• 2019

Current article proposes a cheap prototype of an embedded wireless sensor to monitor concrete structures. The prototype can measure temperature and relative humidity concurrently at a controlled through smartphone time interval. It implements a maturity method to estimate in-place concrete strength, which is considered as an alternative for traditional shock impulse method and compression tests used in Kazakhstan. The prototype was tested and adequately performed in the laboratory and field conditions. Tests aimed to study the effect of internal and ambient temperature and relative humidity on the concrete strength gain. According to test results revealed that all parameters influence the strength gain to some extent. For a better understanding of how strongly parameters influence the strength as well as each other, proposed a multicolored cross-correlation matrix technique. The technique is based on the determination coefficients. It is able to show the value of significance of correlation, its positivity or negativity, as well as the degree of inter-influence of parameters. The prototype testing also recognized the inconvenience of Bluetooth control due to weakness of signal and inability to access several prototypes simultaneously. Therefore, further improvement of the prototype presume to include the replacement of Bluetooth by Narrow Band IoT standard.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.95-107
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• 2022

사물인터넷 센서 장치와 빅데이터 처리 기법의 개발 및 보급으로 사물인터넷 센서를 활용한 정보 시스템이 여러 산업 분야에 적용되어 활용되고 있다. 정보 시스템이 적용된 산업 분야에 따라 정보 시스템이 도출하는 정보의 정확성이 산업의 효율, 안전에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 외부 공격으로부터 센싱 데이터를 보호하고 정보 시스템이 정확한 정보를 도출할 수 있도록 하는 보안 기법이 필수적이다. 본 논문에서는 사물인터넷 센서 기반 정보 시스템의 각 처리 단계를 대상으로 하는 보안 위협을 살펴보고, 각 보안 위협에 대한 대응 기법을 제안한다. 나아가 제안하는 대응 기법을 통합하여 보안 공격에 강인한 사물인터넷 센서 기반 정보 시스템 구조를 제시한다. 제안 시스템에서는 경량 암호 알고리즘, 난독화 기반 데이터 유효성 검사 등 경량 보안 기법을 적용함으로써 저전력, 저성능의 사물인터넷 센서 장치에서도 최소한의 처리 지연만으로 보안성을 확보할 수 있도록 한다. 보편적으로 각 보안 기법을 실제로 구현하고 실험을 통해 성능을 보임으로써 제안 시스템의 실현 가능성을 보인다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권3호
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• pp.175-186
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• 2019

기상 및 기후 정보를 활용하여 기후변화에 대응하기 위한 기후 스마트 농업을 도입하기 위한 노력이 진행되어 왔다. 기후 스마트 농업을 실현하기 위해 농가별 기상자료 수집 및 관리가 요구된다. 4차 산업혁명 시대의 주요한 기술인 IoT, 인공지능, 및 클라우드 컴퓨팅 기술들이 농가 단위의 기상정보 생산에 적극적으로 활용될 수 있다. 저비용과 저전력 특성을 가진 IoT 센서들로 무선 센서 네트워크를 구축할 경우, 농가나 농촌 공동체 수준에서 농업 생태계의 생산성을 파악할 수 있는 기상관측자료의 수집 및 분석이 가능하다. 무선 센서 네트워크를 통해 자료가 수집될 수 있는 공간적인 범위를 특정 농가보다는 농촌 공동체 수준으로 확대하여 IoT 기술의 수혜 농가를 확대하고, 아울러 상세기상정보의 생산 및 검증에 활용가능한 농업기상 빅데이터 구축이 필요하다. 기존에 개발되어 보급되고 있는 전자기후도를 활용하여, 농가 단위의 기상 추정 자료가 제공되고 있다. 이들 자료의 신뢰성을 향상시키고, 기존의 서비스 체계에서 제공되지 않고 있는 기상 변수들을 지원하기 위해 심층신경망과 같은 인공지능 기술들이 도입되어야 할 것이다. 시스템 구축의 비용 절감 및 활용성 증대를 위해 클라우드 및 포그 컴퓨팅 기술을 도입하여 농업 기상 정보 서비스 시스템이 설계되어야 한다. 또한, 기상자료와 농산물 가격 정보와 같은 환경자료와 경영정보를 동시에 제공할 수 있는 정보 시스템을 구축하여 활용도가 높은 농업 기상 서비스 시스템이 구축되어야 할 것이다. 이와 함께, 농업인 뿐만 아니라 소비자까지도 고려된 모바일 어플리케이션의 설계 및 개발을 통해, 4차 산업혁명의 주요 기술들이 농업 분야에서 확산될 수 있도록 지속적인 노력이 필요하다. 이러한 정보 시스템은 농업 분야 이해당사자에게 수요자 맞춤형 농림기상정보를 제공하여 기후스마트 농업 관련 기술의 개발과 도입을 촉진시킬 수 있을 것이다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.753-762
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• 2024

터널은 대피 장소가 한정적이며 후방 진입 차량들이 전방 사고 상황을 인식하기 어렵기 때문에 터널 교통 사고 시 2차 사고로 이어질 가능성이 매우 높다. 본 논문에서는 터널 교통 사고 시 파급 효과를 경감하기 위한 사물 인터넷 기반의 스마트 터널 사고 경보 시스템에 대해 연구하였다. 터널 내의 불꽃 감지 센서, 가스 감지 센서와 충격 감지 센서를 활용하여 측정 값이 기준을 초과하면, 비상 상항으로 판단하여 경보 시스템이 작동하도록 설계하였다. 사고가 감지되면 사고 안내 메시지가 LCD를 통해 표시되고, 와이파이 통신 망을 통해 터널 내외 운전자들에게 전송되도록 설계하였다. 하나의 성능 시험 시스템을 구축하였고 수개의 사고 시나리오들에 대해 성능 평가를 수행하였다. 성능 시험 결과, 스마트 사고 경보 시스템이 주어진 기준 값을 기준으로 정확하게 사고를 감지, 경보 절차를 수행하고 와이파이 무선 통신을 통해 경보 메시지를 스마트 폰에 성공적으로 전송함으로써 그 유효성을 확인할 수 있었다.